[发明专利]一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法

权利要求书

1.一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照预定距离将巨跨地下洞室硬质围岩进行分段；

按施工步骤，将每一段所述巨跨地下洞室硬质围岩从一侧向另一侧依次分为左侧边墙部分、左侧拱部部分、中间拱部部分、右侧拱部部分和右侧边墙部分；

分别对每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩进行检测，并依据检测值进行评价，得到每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩的第一评价值；

其中，每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩进行检测包括：

检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的岩石强度；其中，所述岩石强度具体为岩石单轴饱和抗压强度；检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度；检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的主要层面的粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角；检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的地下水；其中，所述地下水为每一部分所述巨跨地下洞室硬质围岩每分钟的出水量；以及检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的最大主应力；

根据所述第一评价值及对应的权重向量确定每一段所述巨跨地下洞室硬质围岩的第二评价值；

根据所述第二评价值以及预制的巨跨地下洞室硬质围岩等级表确定所述巨跨地下洞室硬质围岩的每一段的围岩等级；

依据检测值进行评价，包括：

依据巨跨地下洞室结构尺寸获得其跨度与高跨比；

根据所述巨跨地下洞室硬质围岩的所述单轴饱和抗压强度与所述最大主应力确定初始地应力等级；

分别计算所述巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量，地下水和初始地应力的权重向量，以及跨度与高跨比的权重向量；

根据所述节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量与隶属矩阵确定岩体完整程度对于关键硬岩参数的隶属向量；

根据所述粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量与隶属矩阵确定主要层面结构参数对于关键硬岩参数的隶属向量；

根据所述岩石强度、岩体完整程度和主要层面结构的权重向量与隶属矩阵参数确定硬岩关键参数对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量；

根据所述地下水与初始地应力的权重向量与隶属矩阵确定环境因素对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量；

根据所述跨度和高跨比的权重向量与隶属矩阵确定洞室结构对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量；

根据所述硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数的权重向量和隶属矩阵，得到所述第一评价值。

2.如权利要求1所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述隶属矩阵和隶属向量均通过基于可变模糊集理论构造的相对隶属度函数得出。

3.如权利要求1所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量，地下水和初始地应力的权重向量，跨度与高跨比的权重向量，均采用基于层次分析法理论的标度法计算得出。

4.如权利要求1所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述岩体完整程度和主要层面结构参数，硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数，以及第一评价值的确定方法均为模糊综合评价法。

5.如权利要求4所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，在所述模糊综合评价法中，所述岩石强度、岩体完整程度、主要层面结构参数，硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数对应的权重向量均采用基于层次分析法理论的标度法计算得出。

6.如权利要求1所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述巨跨地下洞室硬质围岩进行分段方法为：

沿隧道轴线方向将所述巨跨地下洞室硬质围岩进行分段，每一段的所述巨跨地下洞室硬质围岩的长度为5m。